CN104236402A - 弹箭发射试验方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹箭发射试验方法，属于弹箭测试领域，所述弹箭发射试验方法包括以下步骤：在发射点按照预设的发射角和发射方向发射弹箭；所述雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据；所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据；所述判读仪根据所述弹箭的空间坐标数据和所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息。该方法通过预设弹箭的发射角以及发射方向，并在弹箭的飞行过程中，通过雷达实时测定弹箭的空间坐标数据，又通过光测设备获取弹箭的弹道轨迹数据的方式，使判读仪在获取该空间坐标数据和该弹道轨迹数据后，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息。

Description

弹箭发射试验方法以及系统

技术领域

本发明涉及弹箭测试领域，具体而言，涉及一种弹箭发射试验方法以及系统。

背景技术

为了获取弹箭(导弹或火箭)的性能数据，通常会对弹箭进行试射，并且在弹箭飞行过程中，采集弹箭的飞行数据，以用于分析弹箭的性能。在现有的实验性发射过程中，通常采集的是弹箭在实际落点处的飞行数据。在一些情况下对弹箭的落点有较高要求，既要满足射程要求又要满足高程要求。然而在大地起伏较大或高山地区，在满足弹箭射程的条件下，寻找与发射区高程匹配的落区就变得非常困难，因此此时无法通过在实际落点采集弹箭的飞行数据来获取弹箭在所需落点的飞行数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹箭发射试验方法以及系统，以采集弹箭在同时满足射程和高程要求的落点时的飞行数据。

本发明是这样实现的：

一种弹箭发射试验方法，应用于弹箭发射试验系统，所述弹箭发射试验系统包括雷达、光测设备和判读仪，所述弹箭发射试验方法包括以下步骤：

在发射点按照预设的发射角和发射方向发射弹箭；

所述雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据；

所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据；

所述判读仪根据所述弹箭的空间坐标数据和所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，所述飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个；所述预设高程落点为与所述发射点高程匹配且射程匹配的虚拟落点。

进一步地，所述按照预设的发射角和发射方向发射弹箭包括：

获取所述预设高程落点的预设高程值；

获取所述预设高程落点的坐标；

获取所述发射点的坐标；

根据所述预设高程值、所述预设高程落点的坐标以及所述发射点的坐标，测算所述发射角以及所述发射方向。

进一步地，所述雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据，包括：

所述雷达向所述弹箭发射电磁波，并接收所述弹箭反射的电磁回波，测定所述电磁波与所述电磁回拨的间隔时间；

所述雷达包括天线，所述雷达根据所述天线的方位角、所述天线的高低角以及所述雷达测定的所述间隔时间，测算所述弹箭的所述空间坐标数据。

进一步地，所述弹箭发射试验系统还包括伺服系统，所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据包括：

所述雷达通过微波把所述弹箭的所述空间坐标数据传输给所述光测设备；

所述光测设备把所述空间坐标数据传输给所述伺服系统，所述伺服系统根据所述空间坐标数据，控制所述光测设备实时对准所述弹箭并实时拍摄所述弹箭飞行轨迹，得到所述弹箭的所述弹道轨迹数据。

一种应用上述的弹箭发射试验方法的弹箭发射试验系统，包括：

雷达，设置于发射点，用于采集所述弹箭飞行时的的所述空间坐标数据以及与所述空间坐标数据相应的所述时间信息；

光测设备，设置于落区，用于采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据；

伺服系统，设置于落区，用于控制所述光测设备实时对准所述弹箭并实时拍摄所述弹箭飞行轨迹。

判读仪，所述判读仪根据所述雷达获取的弹箭的空间坐标数据和所述光测设备获取的所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，所述飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个。

该系统通过雷达测定根据预设发射角和发射方向发射的弹箭，在飞行过程中的空间坐标数据，又通过光测设备获取弹箭飞行时的弹道轨迹数据，最后通过获取到该空间坐标数据和该弹道轨迹数据的判读仪测算的方式，从而获取弹箭在预设高程落点的坐标、落速、落角和炸高等数据。解决了在现有的弹箭试射系统中，寻找与发射点高程匹配的落区较为困难，不利于获取准确的弹箭性能数据的问题。

本发明实现的技术效果：本发明提供的一种弹箭发射试验方法，该方法通过预设弹箭的发射角以及发射方向，并根据该发射角以及发射方向发射弹箭，在弹箭的飞行过程中，通过雷达实时测定弹箭的空间坐标数据，又通过光测设备获取弹箭的弹道轨迹数据，最后通过判读仪获取该空间坐标数据和该弹道轨迹数据的方式，使判读仪测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，从而获取弹箭在预设高程落点的坐标、落速、落角和炸高等数据，实现了在大地起伏较大或高山地区，在同时满足弹箭射程和落点高程的条件下采集弹箭在预设高程落点的飞行数据，有利于获取准确的弹箭性能数据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种弹箭发射试验方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种弹箭发射试验方法中设定发射角和发射方向的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种弹箭发射试验系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有的实验性发射过程中，通常采集的是弹箭在实际落点处的飞行数据。在一些情况下对弹箭的落点有较高要求，既要满足射程要求又要满足高程要求。然而在大地起伏较大或高山地区，在满足弹箭射程的条件下，寻找与发射区高程匹配的落区就变得非常困难，因此此时无法通过在实际落点采集弹箭的飞行数据来获取准确的弹箭在所需落点的飞行数据。

为了解决上述问题，请参阅图3，本发明实施例提供了一种弹箭发射试验系统，该系统包括雷达201、光测设备202、伺服系统203以及判读仪204。

其中，雷达201设置于发射点，用于采集弹箭飞行时的空间坐标数据以及与空间坐标数据相应的时间信息,并将该空间坐标数据以及时间信息实时传输到光测设备202。

光测设备202设置于落区，光测设备202由雷达201的实时引导对准飞行的弹箭。即根据获取的雷达201实时传回的弹箭的空间坐标数据以及时间信息，反算弹箭与光测设备的方位角信息和高低角信息。

伺服系统203设置于落区，接收光测设备202所实时获取的雷达201实时传回的弹箭的空间坐标数据以及时间信息并控制光测设备202实时对准飞行的弹箭以获取弹箭的弹道轨迹数据。

判读仪204，该判读仪204根据雷达201获取的弹箭的空间坐标数据和光测设备202获取的弹箭的弹道轨迹数据，测算出弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个。所述预设高程落点为与所述发射点高程匹配且射程匹配的虚拟落点

该系统通过雷达测定根据预设发射角和发射方向发射的弹箭，在飞行过程中的空间坐标数据，又通过光测设备获取弹箭飞行时的弹道轨迹数据，最后通过获取到该空间坐标数据和该弹道轨迹数据的判读仪测算，从而可以获取相对准确的弹箭在预设高程落点的坐标、落速、落角和炸高等数据。

如图1-2所示，本发明实施例还提供了一种应用于上述弹箭发射试验系统的弹箭发射试验方法，该方法包括：

步骤S101：在发射点按照预设的发射角和发射方向发射弹箭。

其中，在具体实现时，本步骤可以包括：

步骤S301：获取所述预设高程落点的预设高程值。在大地起伏较大或高山地区，在满足弹箭射程的条件下，寻找与发射区高程匹配的落区非常困难。定义选定的落区实际高程为y₁，弹箭试射所需要的与发射点相匹配的高程为y₂，当y₁＝y₂时，预设高程落点的预设高程值为y₁；当y₁<y₂时，即选定的落区实际高程满足不了弹箭试射所需的高程，将高程y₁虚拟增加到弹箭试射所需要的高程y₂，这样实际高程y₁上的点就被虚拟到高程y₂上，即此时预设高程落点的预设高程值为y₂。

步骤S302：获取所述预设高程落点的坐标。在以发射点为原点建立的坐标系中，地球上的任一点都可以相对坐标原点用距离(即射程)X、高程Y和方向Z表示。在获取预设高程落点的预设高程值后，为了获取预设高程落点的详细位置信息，还需要获取到预设高程落点的坐标。在实践过程中，获取坐标的方式有多种，在本实施例中，作为优选，可以通过GPS(全球定位系统)获取。即通过GPS接收机获取预设高程落点的坐标信息，并通过无线的方式传递到发射点的弹箭发射装置。

步骤S303：获取所述发射点的坐标。在本实施例中，同样可以通过GPS获取发射点的坐标。而发射点GPS接收机获取的坐标，可以采用RS232串口的方式传输给弹箭发射装置。

步骤S304：弹箭发射装置根据所述预设高程值、所述预设高程落点的坐标以及所述发射点的坐标，测算所述发射角以及所述发射方向。弹箭在空中的飞行轨迹是有规律的，将上述获得的发射点坐标信息和落点坐标信息传输到弹箭发射装置后，该弹箭发射装置即可根据弹箭质心运动、姿态运动和姿态动力学原理，自动调节自己的发射角度和发射方向。弹箭发射装置获取所述预设高程值、所述预设高程落点的坐标以及所述发射点的坐标后，根据弹箭质心运动、姿态运动和姿态动力学原理，测算出并自动调节发射角以及发射方向为现有技术，此处不作细述。

步骤S102：通过雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据以及与所述空间坐标数据相应的时间信息。通过雷达对弹箭进行实时监控，可以获取弹箭在空中飞行时的实时飞行数据。而雷达对运动物体的监控，是通过对比发射的电磁波和接收的电磁回波而完成的。即当雷达发射的电磁波遇到被测物体，则电磁波将被反射回来，反射的电磁回波被雷达接收后，雷达系统将获取电磁波在空中传播间隔时间T，则雷达与被测物体(本实施例中，被测物体为飞行过程中的弹箭)之间的距离R的计算公式为R＝C×T÷2，其中C为光速。

相同的，可以通过GPS接收机获取到雷达的坐标，在本实施例中，可以设定雷达的坐标为(x₀，y₀，z₀)，雷达在测量时天线高低角也称俯仰角)为α，方位角为θ，则距离R在地面水平投影r为R×cosα，被测物体与雷达的天线之间的高程差y₃为R×sinα，r在距离X轴上的投影x₁为r×cosθ，r在方向轴Z上的投影z₁为r×sinθ，则x₁与x₀之和为被测物体的距离坐标，y₁与y₀之和为被测物体的高程Y，z₁与z₀之和为被测物体方向坐标。即此时被测物体的坐标为(x₁+x₀，y₁+y₀，z₁+z₀)，从而获得弹箭的空间坐标数据。

需要说明的是，在获取弹箭的空间坐标数据时，还可以通过GPS接收机同时获取到与该空间坐标数据相应的时间信息。

步骤S103：所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据。当雷达获取到弹箭的空间坐标数据后，将该空间坐标数据实时传输到光测设备，光测设备把该空间坐标数据传输到伺服系统，伺服系统则根据该空间坐标数据控制光测设备实时对准弹箭所在位置，然后光测设备实时拍摄弹箭的飞行轨迹，获取弹箭的弹道轨迹信息。伺服系统根据弹箭的空间坐标数据来控制光测设备实时对准弹箭并促使光测设备实时拍摄弹箭的飞行轨迹的方式为现有技术，此处不作细述。

步骤S104：所述判读仪根据光测设备传输来的所述弹箭的空间坐标数据和所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息。所述飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个。其中，弹箭在预设高程落点时的坐标和速度由雷达测定，而弹箭的飞行姿态数据由光测设备所拍摄。当然，为了更加准确的获得实验结果，作为优选，该飞行数据信息可以同时包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据

需要说明的是，该预设高程落点为与发射点高程匹配且射程匹配的虚拟落点。

需要指出的是，基于现有技术考虑，本实施例中未对某些步骤(例如步骤S304、步骤S103、步骤S104)作非常清楚祥尽的说明，但是本发明的发明思想在于，针对无法找取同时满足射程和高程需求的实际落点的情况，虚拟出同时满足射程和高程需求的落点(即预设高程落点)，并根据预设高程落点确定弹箭的发射角和发射方向，然后对预设高程落点时弹箭的飞行数据进行采集，而不是传统方法中对实际落点的飞行数据进行采集，实现了准确采集同时满足射程和高程需求的落点时弹箭的飞行数据，提高了弹箭飞行数据采集的准确性。

上述弹箭发射实验方法通过预设弹箭的发射角以及发射方向，并根据该发射角以及发射方向发射弹箭，在弹箭的飞行过程中，通过雷达实时测定弹箭的空间坐标数据，又通过光测设备获取弹箭的弹道轨迹数据，最后通过判读仪获取该空间坐标数据和该弹道轨迹数据的方式，使判读仪测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，从而获取弹箭在预设高程落点的坐标、落速、落角和炸高等数据，解决了在现有的弹箭发射试验方法中，在大地起伏较大或高山地区，在满足弹箭射程的条件下，寻找与发射区高程匹配的落区较为困难，不利于获取准确的弹箭性能数据的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种弹箭发射试验方法，其特征在于，应用于弹箭发射试验系统，所述弹箭发射试验系统包括雷达、光测设备和判读仪，所述弹箭发射试验方法包括以下步骤：

在发射点按照预设的发射角和发射方向发射弹箭；

所述雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据以及与所述空间坐标数据相应的时间信息；

所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据；

所述判读仪根据所述弹箭的空间坐标数据和所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，所述飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个；所述预设高程落点为与所述发射点高程匹配且射程匹配的虚拟落点。

2.根据权利要求1所述的弹箭发射试验方法，其特征在于，所述按照预设的发射角和发射方向发射弹箭包括：

获取所述预设高程落点的预设高程值；

获取所述预设高程落点的坐标；

获取所述发射点的坐标；

根据所述预设高程值、所述预设高程落点的坐标以及所述发射点的坐标，测算所述发射角以及所述发射方向。

3.根据权利要求1所述的弹箭发射试验方法，其特征在于，所述雷达采集在飞行过程中弹箭的空间坐标数据，包括：

所述雷达向所述弹箭发射电磁波，并接收所述弹箭反射的电磁回波，测定所述电磁波与所述电磁回拨的间隔时间；

所述雷达包括天线，所述雷达根据所述天线的方位角、所述天线的高低角以及所述雷达测定的所述间隔时间，测算所述弹箭的所述空间坐标数据。

4.根据权利要求1所述的弹箭发射试验方法，其特征在于，所述弹箭发射试验系统还包括伺服系统，所述光测设备采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据包括：

所述雷达通过微波把所述弹箭的所述空间坐标数据传输给所述光测设备；

所述光测设备把所述空间坐标数据传输给所述伺服系统，所述伺服系统根据所述空间坐标数据，控制所述光测设备实时对准所述弹箭并实时拍摄所述弹箭飞行轨迹，得到所述弹箭的所述弹道轨迹数据。

5.一种应用权利要求1所述的弹箭发射试验方法的弹箭发射试验系统，其特征在于，包括：

雷达，设置于发射点，用于采集所述弹箭飞行时的空间坐标数据以及与所述空间坐标数据相应的时间信息；

光测设备，设置于落区，用于采集在飞行过程中弹箭的弹道轨迹数据；

伺服系统，设置于落区，用于控制所述光测设备实时对准所述弹箭并实时拍摄所述弹箭飞行轨迹；

判读仪，所述判读仪根据所述雷达获取的弹箭的空间坐标数据和所述光测设备获取的所述弹箭的弹道轨迹数据，测算出所述弹箭在预设高程落点时的飞行数据信息，所述飞行数据信息包括弹箭在预设高程落点的坐标、速度、飞行姿态数据中的至少一个；所述预设高程落点为与所述发射点高程匹配且射程匹配的虚拟落点。